(57)【要約】【課題】インクジェットによる薄膜の修正においては、修正部位である凹部より修正用インクが溢れ出てしまい修正できない。凹部からの溢れを抑制するためには、予め、基板全面を撥液処理しておかなければならなかった。【解決手段】ＴＦＴ液晶パネル等の絶縁層５上の異物６を除去した後の凹部７にインクジェットヘッド１から薄膜を形成する材料を含むインクを吐出して充填し、選択的に薄膜を形成する方法において、塗布するインクにより形成した薄膜の塗布するインクに対する接触角が１５°以上有する自己撥液性インクを用い、凹部７に溢れるようにインクジェットによりインクを塗布して初滴の塗布部８を形成し、その後、必要な膜厚に相当するインクをインクジェットにより１回あるいは数回に分けて塗布してコート塗布部９を形成する。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットを用いて、薄膜を形成する材料を含むインクを塗布し、凹部に選択的に薄膜を形成する薄膜の部分的形成方法において、前記インクを塗布して形成した薄膜の塗布する前記インクに対する接触角が１５°以上である前記インクを用いて、前記凹部に溢れるようにインクジェットにより塗布する工程と、その後必要な膜厚に相当する前記インクをインクジェットにより１回あるいは数回に分けて塗布する工程を含むことを特徴とする薄膜の部分的形成方法。
【請求項２】
前記凹部に溢れるように前記インクを塗布した後、少なくとも溢れた部分の前記インクを乾燥させる工程を含むことを特徴とする請求項１記載の薄膜の部分的形成方法。
【請求項３】
前記凹部に溢れるように前記インクを塗布する前に、少なくとも前記凹部の周囲に塗布する前記インクに対する親液性を向上させる処理工程を含むことを特徴とする請求項１または２記載の薄膜の部分的形成方法。
【請求項４】
前記親液性を向上させる処理工程は、紫外線照射、溶媒塗布、表面粗化、界面活性剤塗布、洗浄の何れかの処理を行うことを特徴とする請求項３記載の薄膜の部分的形成方法。
【請求項５】
前記インクは、フッ素系あるいはシラン系の界面活性剤を添加することにより、前記インクにより形成した薄膜の前記インクに対する接触角は１５°以上とすることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の薄膜の部分的形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜の部分的形成方法に関し、特に、ＴＦＴ液晶パネル等の薄膜プロセスにおいて、薄膜に部分的に生じた微小な欠陥の修正等に応用可能な、部分的な薄膜の形成技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＴＦＴ液晶パネル等の薄膜プロセスにおいて、形成した薄膜に部分的に欠陥等が生じると、パネルの不良へと繋がってしまう。これらの欠陥を検出し、修正を行うことで良品とすることは可能であり、従来においても、特許文献１のように、レーザ光照射により欠陥領域を取り除き、インクジェットヘッドにより材料を吐出し、塗布することで欠陥を修正する等の方法は提案されている。
【０００３】
しかし、インクジェットに用いるインクは、固形成分を溶媒中に溶解させているため、通常、所望量の固形分を含んだインクの量はその固形分量よりも多くなることと、修正には欠陥を有する薄膜材料と同一もしくは同系の材料を含むインクが用いられることが多く、インクと薄膜との親和性が高いことから、特許文献１による方法では、修正インクが凹部に留まらず溢れてしまい、所望の形状に凹部を修正することができなかった。
【０００４】
この溢れを抑制するために、特許文献２には、液滴の塗布部分の周囲に撥液部をフォトリソグラフィ技術を用いて予め形成し、液滴の広がりを制御する方法が提案されている。
また、特許文献３には、予め全面を撥液化処理しておき、塗布部のみを酸あるいはアルカリ溶液にて親液化処理する方法が提案されている。
更に、特許文献４には、予め加熱した基板に対して、液滴を塗布することで液滴の広がりを制御する方法が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−２７１７５２号公報
【特許文献２】特開２０００−１９３８１６号公報
【特許文献３】特開２０００−３３６９８号公報
【特許文献４】特開２００３−１３３６９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献２，３に記載の方法では、部分的な塗布を行う場合でも、予め、撥液化処理を基板全面に施しておく必要があり、特に、不良部の修正を行う目的で用いる場合には、発生するかどうか不確定な事象に備えて余計な工程を行う必要があり、コスト上昇要因となってしまう問題を有していた。更に、この撥液部は、デバイス動作には不要な部分であり、後工程で撥液部が悪影響を及ぼすような場合には、再度基板全体を処理し、撥液部を取り除く必要がある等、更に工程が煩雑になってしまう問題があった。また、特許文献４に記載の方法を用いれば、基板全体への事前の処理は必要なくなるものの、高い精度が必要な工程で、基板あるいはステージを加熱する必要があり、特に、液晶パネルのように大型の基板に対して加熱を行うことは、現実的ではなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明者等が鋭意研究を重ねた結果、インクジェットを用いて、薄膜を形成する材料を含むインクを塗布し、凹部に選択的に薄膜を形成する工程において、塗布するインクにより形成した薄膜の塗布するインクに対する接触角が１５°以上有するインク（以下、自己撥液性インクと称す）を用いて、まず、凹部に溢れるようにインクジェットにより塗布し、その後、必要な膜厚に相当するインクをインクジェットにより１回あるいは数回に分けて塗布することで、安定して部分的に薄膜を形成できることを見出した。
【０００７】
請求項１の発明は、インクジェットを用いて、薄膜を形成する材料を含むインクを塗布し、凹部に選択的に薄膜を形成する薄膜の部分的形成方法において、前記インクを塗布して形成した薄膜の塗布する前記インクに対する接触角が１５°以上である前記インクを用いて、前記凹部に溢れるようにインクジェットにより塗布する工程と、その後必要な膜厚に相当する前記インクをインクジェットにより１回あるいは数回に分けて塗布する工程を含むことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載の薄膜の部分的形成方法において、前記凹部に溢れるように前記インクを塗布した後、少なくとも溢れた部分の前記インクを乾燥させる工程を含むことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の薄膜の部分的形成方法において、前記凹部に溢れるように前記インクを塗布する前に、少なくとも前記凹部の周囲に塗布する前記インクに対する親液性を向上させる処理工程を含むことを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項３記載の薄膜の部分的形成方法において、前記親液性を向上させる処理工程は、ＵＶ照射、溶媒塗布、表面粗化、界面活性剤塗布、洗浄の何れかの処理を行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれか記載の薄膜の部分的形成方法において、前記インクは、フッ素系あるいはシラン系の界面活性剤を添加することにより、前記インクにより形成した薄膜の前記インクに対する接触角は１５°以上とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の効果は、インクジェットを用いて、薄膜を形成する材料を含むインクを塗布し、凹部に選択的に薄膜を形成する工程において、塗布するインクにより形成した薄膜の塗布するインクに対する接触角が１５°以上有するインクを用いて、まず、凹部に溢れるようにインクジェットにより塗布し、その後、必要な膜厚に相当するインクをインクジェットにより１回あるいは数回に分けて塗布するため、溢れるように塗布したインクにより、薄膜を形成したい部分の撥液性をコントロールすることができ、液滴の広がりを制御して所望の部位に薄膜を形成することができる。
【００１３】
本発明の第２の効果は、凹部に溢れるようにインクを塗布した後、少なくとも溢れた部分のインクを乾燥させるため、溢れた部分の撥液性がより安定し、液滴の広がりを制御して所望の部位に薄膜を形成することができる。
【００１４】
本発明の第３の効果は、凹部に溢れるようにインクを塗布する前に、少なくとも凹部の周囲の塗布するインクに対する親液性を向上させる処理を行うため、容易に液滴を溢れさせることが可能になり、液滴の広がりを制御して所望の部位に薄膜を形成することができるとともに、溢れた部分に形成される膜厚をより薄く制御できる。
【００１５】
本発明の第４の効果は、凹部に溢れるようにインクを塗布する前の親液性を向上させる処理は、ＵＶ照射、溶媒塗布、表面粗化、界面活性剤塗布、洗浄の何れかにより行うことで、容易に親液性を向上させることができる。
【００１６】
本発明の第５の効果は、フッ素系あるいはシラン系の界面活性剤を添加することで、塗布するインクにより形成した薄膜の塗布するインクに対する接触角が１５°以上有するインクを容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る薄膜の部分的形成方法は、まず、部分的に薄膜を形成したい部分が凹形状になっていない場合は、レーザ等によるトリミングを行うことから始める。膜の剥がれ等により凹形状になっている場合は、そのまま用いても良いし、レーザ等により凹部の成形トリミングを行っても良い。次に、インクジェットヘッドを用いて、自己撥液性インクを吐出させてこの凹部に溢れるように塗布する（以下、初滴の塗布と称す）。この際、自己撥液性インクを凹部の縁全周より溢れるように塗布することが肝要となる。なぜならば、この初滴の塗布は、その後所望の膜厚とするためのインク塗布（以下、コート塗布と称す）を行う際、そのインクが凹部より溢れていかないようにすることが目的であり、そのためには、凹部外周全周が初滴により処理されていることが必要になるためである。
【００１８】
また、コート塗布では、所望の膜厚となるように液滴量を調整するが、インク中の固形分含有量が小さく、成膜体積に比べて塗布量が多くなる場合には、数回に分けて既塗布液滴の体積を乾燥により制御しながら塗布することもできる。更には、膜を形成する凹部外周とインクの濡れ性が悪く、初滴を安定して溢れさせるのが困難な場合には、凹部外周に対して、濡れ性を向上させる処理を行うことで、安定して初滴を溢れさせることができるようになり、その結果、安定してコート塗布を行うことができる。
【実施例１】
【００１９】
以下、実施例に基づき、本発明を詳細に説明する。
図７はＴＦＴ液晶パネルの画素の構造を模式的に示す図で、図７（Ａ）は平面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
上下ガラス基板４，４上に格子状に配置されたゲート配線１０、ソース配線１１からなる配線パターンの中に、透明電極１３，１３が形成され、対向するガラス基板上の透明電極１３，１３間に液晶１４が封入され、透明電極１３，１３間に電圧を印加することで、液晶分子の配向を変化させ、光の透過量を制御し表示を行う。ここで、表示品位を保つためには、上下透明電極１３，１３間のギャップを高精度に制御する必要がある。即ち、透明電極１３下部の絶縁層５等に不良が発生した場合には、その部分の絶縁膜の除去等を行なった後、再度絶縁膜を塗布し、絶縁膜を平坦にすることが重要になる。
以下に、その修正プロセスを例に本発明を説明する。
【００２０】
図８は異物欠陥を有する基板を模式的に示す断面図であり、図９は図８に示す異物欠陥を除去する方法を工程順に示す図である。
図８は、透明電極１３下部の絶縁層５まで形成したガラス基板４において、絶縁層５中への異物６の巻き込みにより、絶縁層５上面が凸状の欠陥となった基板を示している。この欠陥の修正は、図９（Ａ）に示すように、異物６を含む領域の絶縁層５を、紫外線レーザ装置３を用いた紫外線レーザ照射により除去し（図９（Ｂ））、凹部７を形成することから行う（図９（Ｃ））。なお、本実施例では、異物６の除去は、紫外線レーザ照射により行ったが、これは、本発明を何ら限定するものではなく、その他の除去方法を利用しても良いことは、言うまでもない。更には、本実施例では、異物６の巻き込みの欠陥に関する場合を用いて説明したが、絶縁層５の剥がれ欠陥等に関しても有効なことはいうまでもなく、その場合は、レーザ照射等による欠陥部除去は省略することができる。
【００２１】
図１０は本発明の薄膜の部分的形成方法における修正プロセスを工程順に示す図である。
図９に基づいて説明したように、異物６を含む領域の絶縁層５（図１０（Ａ））を紫外線レーザ装置３を用いた紫外線（ＵＶ）レーザ照射により除去した深さ１００μｍの凹部７に対して（図１０（Ｂ））、インクジェットヘッド１を用いて自己撥液性インクを、先ず、凹部７より溢れるように４滴吐出し、初滴の塗布部８を形成した（図１０（Ｃ））。その後、赤外線ランプ２を用いた赤外線の照射により、溢れ部分を完全に乾かした（図１０（Ｄ））。次に、初滴の塗布部８が終了した凹部７に対して、１回当り５滴のコート塗布部９を、１回塗布する毎に赤外線ランプ２による赤外線の照射による中間乾燥を行いながら４回繰り返し、凹部７の埋設を行った（図１０（Ｅ））。
【００２２】
図１は本発明の実施例１の薄膜の部分的形成方法を用いて、欠陥修正を行った後の凹部断面形状測定結果を示す図、図２は比較例として自己撥液性を有しないインクを用いて、同様のプロセスにより欠陥修正を行った後の凹部断面形状測定結果を示す図である。
図１、図２の比較から明らかなように、自己撥液性を有するインクを用いた場合には、初滴の塗布により形成された撥液部が、コート塗布時のインクの溢れを抑制し、凹部を有効に埋設できていることがわかる。
しかし、自己撥液性を有しないインクの場合には、コート塗布時のインクが凹部より溢れてしまい、有効に埋設することはできなかった。
なお、本実施例では、乾燥促進のために赤外線ランプ２を用いたが、これは、本発明を何ら限定するものではなく、他の乾燥手段を用いても、あるいは自然乾燥を行っても有効なことはいうまでもない。また、初滴の塗布量、コート塗布の塗布量、塗布回数に関しても、本発明を限定するものではなく、適宜決定すればよい。
【実施例２】
【００２３】
次に、実施例２の薄膜の部分的形成方法は、実施例１の場合とは処理方法が異なる基板を用い、実施例１の場合よりも、絶縁膜のインクに対する親液性が弱い基板に対して、修正を行った。インクに対する親液性が弱い基板の場合、初滴を均一に溢れさせることが困難になるため、予め、凹部額縁の初滴の溢れる部位に相当する部分にＵＶレーザを表面を粗らす程度のパワーで照射し、額縁部のインクに対する親液性を向上させる処理を行った。その基板に対して、実施例１と同様の方法により、初滴の塗布、コート塗布を行った。比較例として、親液性向上の処理を行っていない場合についても、初滴の塗布、コート塗布を行った。
【００２４】
その結果、親液性を向上させる処理を行ったものについては、凹部額縁部全周から均一に、初滴を溢れさせることができ、その後のコート塗布で凹部を埋設することができた。また、初滴の溢れにより形成された膜の膜厚を薄く形成することができた。
しかし、親液性を向上させる処理を行っていない場合には、先ず、初滴の塗布の際に、凹部額縁部全周から均一に、初滴を溢れさせることができず、また、コート塗布時には、初滴が溢れていない部分から液滴が溢れてしまった。更にその際、溢れにより形成された膜厚が、厚くなっていることが確認できた。
更に、親液性を向上させる処理を行っていない場合について、初滴の塗布量を８滴に増やした場合についても検討を行った。この場合、凹部額縁部全周より初滴を溢れさせることは可能になったが、溢れ部の膜厚が厚くなってしまった。
【００２５】
それぞれの場合の凹部断面形状測定結果を図３、４、５に示す。
図３は実施例２の薄膜の部分的形成方法を用いて、欠陥修正を行った後の凹部断面形状測定結果を示す図、図４は比較例として親液性向上処理なしで、欠陥修正を行った後の凹部断面形状測定結果を示す図、図５は比較例として初滴量を増加して、欠陥修正を行った後の凹部断面形状測定結果を示す図である。
なお、実施例２では、紫外線（ＵＶ）照射による親液性向上処理について説明したが、溶媒塗布、表面粗化、界面活性剤塗布による方法においても、同様の効果が確認できた。
また、親液性の低下が、基板表面の汚れによるものについては、洗浄によっても親液性を向上できることを確認した。
また、実施例２では、親液性の弱い基板を用いた為、親液性の向上のための処理を行なうことが必須となったが、実施例１に用いた基板においても、表面の汚れ等により、親液性にバラツキがある場合には、親液性向上処理が有効なことはいうまでもない。
【実施例３】
【００２６】
実施例１、２で用いた自己撥液性を有するインクは、本発明者等が別の検討を行っていた際、インクに添加していたシラン系界面活性剤を通常量（１％未満）の１０倍程度添加することにより偶然発見したものである。そこで、本発明者等は、インク本来の機能を損なうことなく、自己撥液性を発現することのできる添加剤の検討を行った。その結果、フッ素系界面活性剤においても通常添加量の５倍程度の添加により、同様の撥液性が得られることを発見した。しかし、その他検討を行ったフッ素系コート剤、シリコーン系コート剤、ペンタノール等の高級アルコールの添加では、インクの相分離、自己撥液性の不出現等、所望のインクを得ることはできなかった。
【実施例４】
【００２７】
次に、自己撥液性の違いによる影響を調べた。先ず、上記フッ素系添加剤の添加量を調整して、自己撥液度が概ね接触角で１０°、１５°、２０°、２５°のインクを調合した。自己撥液度の確認は、そのインクをスピンコートにより塗布・乾燥した基板上に、再度１滴垂らし、その接触角を接触角計で測定した。測定精度、読み取り誤差の影響で、上記接触角は±５°程度の誤差を含んでいると考えられるが、大小関係は入れ替わっていないことは別の方法で確認した。これら撥液度の異なるインクを用いて、実施例１と同様の方法で修正を行なった。
【００２８】
図６は自己撥液性の異なるインクを用いて修正を行った後の凹部修正形状の相違を示す図で、図６（Ａ）は接触角が１０°のインク、図６（Ｂ）は接触角が１５°のインク、図６（Ｃ）は接触角が２０°のインク、図６（Ｄ）は接触角が２５°のインクを用いた場合の例である。
図６（Ａ）〜（Ｄ）から明らかなように、接触角が１０°のインクでは、初滴の撥液性が不十分で、コート塗布時の液滴の溢れを抑制できていないが、１５°以上のインクでは、初滴の撥液性により、コート塗布時の液滴の溢れを抑制できていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例１の薄膜の部分的形成方法を用いて、欠陥修正を行った後の凹部断面形状測定結果を示す図である。
【図２】比較例として自己撥液性を有しないインクを用いて、同様のプロセスにより修正を行った後の凹部断面形状測定結果を示す図である。
【図３】実施例２の薄膜の部分的形成方法を用いて、欠陥修正を行った後の凹部断面形状測定結果を示す図である。
【図４】比較例として親液性向上処理なしで、欠陥修正を行った後の凹部断面形状測定結果を示す図である。
【図５】比較例として初滴量を増加して、欠陥修正を行った後の凹部断面形状測定結果を示す図である。
【図６】自己撥液性の異なるインクを用いて修正を行った後の凹部断面形状の相違を示す図で、図６（Ａ）は接触角が１０°のインク、図６（Ｂ）は接触角が１５°のインク、図６（Ｃ）は接触角が２０°のインク、図６（Ｄ）は接触角が２５°のインクを用いた場合の例である。
【図７】ＴＦＴ液晶パネルの画素の構造を模式的に示す図で、図７（Ａ）は平面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
【図８】異物欠陥を有する基板を模式的に示す断面図である。
【図９】図８に示す異物欠陥を除去する方法を工程順に示す図である。
【図１０】本発明の薄膜の部分的形成方法における修正プロセスを工程順に示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…インクジェットヘッド、２…赤外線ランプ、３…紫外線レーザ装置、４…ガラス基板、５…絶縁層、６…異物、７…凹部、８…初滴の塗布部、９…コート塗布部、１０…ゲート配線、１１…ソース配線、１２…半導体層、１３…透明電極、１４…液晶。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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